本发明涉及炭炭复合材料,尤其涉及一种用于层压板材的树脂组合物及制备2d层压炭炭板的方法。
背景技术:
1、炭炭复合材料是一种试用于高温场景的新型材料,在有惰性气体保护的情况下,其最高使用温度在2000℃以上。2d结构的炭炭复合材料因其变形量小、密度高,在光伏及半导体行业得到广泛的应用。其主要的制备工艺流程为:碳纤维原丝→2d编织碳布→酚醛树脂预浸料→碳布裁切→碳布铺层→热压固化→高温碳化→致密化→2200℃高温纯化。其中,致密化的过程包括:炭炭复合材料中存在大量的孔隙,一般使用酚醛树脂将孔隙填满,然后高温处理将非碳元素转化为小分子气体排掉,只留下碳元素。
2、传统工艺主要采用酚醛树脂预浸碳布,但是,由于酚醛树脂在固化的过程中,随着温度的上升粘度会从6000cp降至500到1000cp,导致树脂大量流失,降低了树脂含量(通常为20%-30%);在后期的碳化处理中层压板容易分层,通常分层的概率为80%,导致良率低,未分层的20%在机加工的过程中由于强度不足也会造成分层,其弯曲强度低,不能满足客户的需求。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供一种用于层压板材的树脂组合物及制备2d层压炭炭板的方法,采用本发明提供的树脂配方,可制得强度较高的2d层压炭炭板,并且提高成品率。
2、本发明提供一种用于层压板材的树脂组合物,包括如下质量份的组分:
3、100份的酚醛树脂;
4、5-20份的环氧树脂e51;
5、5-10份的碳纤维粉体;
6、所述酚醛树脂的室温粘度为5000~6500cp;所述碳纤维粉体的颗粒度为100-400目。
7、一些实施例中,所述环氧树脂e51的质量份为8-12份。
8、一些实施例中,所述碳纤维粉体的颗粒度为200-300目。
9、一些实施例中,所述树脂组合物还包括5-10份的二氧化硅粉末。
10、一些实施例中,所述二氧化硅粉末的颗粒度为100-400目。
11、本发明提供一种制备2d层压炭炭板的方法,包括以下步骤:
12、采用前文所述的树脂组合物,对若干数量2d结构的碳布进行预浸;所述预浸后的碳布依次经铺层、热压固化、高温碳化、致密化和纯化,得到2d层压炭炭板。
13、一些实施例中,所述2d结构的碳布克重为360~420g/m2。
14、一些实施例中,所述热压固化的温度为90~150℃;所述高温碳化的温度为700~900℃。
15、一些实施例中,所述致密化包括:将高温碳化后的炭炭材料浸渍在液体酚醛树脂中,通过高压升温固化及高温处理,得到致密化的炭炭材料。
16、一些实施例中,所述纯化的温度在2000℃以上。
17、与现有技术相比,本发明实施例提供了一种制造2d层压炭炭板用树脂配方,其以酚醛树脂(室温粘度为5000~6500cp)为主要成分,同时加入质量为酚醛树脂5%-20%的环氧树脂e51,以及质量为酚醛树脂5%-10%的碳纤维粉体(固体,颗粒度:100-400目)。实验显示,本发明实施例通过改良的树脂配方预浸炭布,可使所制的2d层压炭炭板的弯曲强度提高425%,拉伸强度提高200%;产品良率从10%可提到98%,利于应用及规模生产。
1.一种用于层压板材的树脂组合物,其特征在于,包括如下质量份的组分:
2.根据权利要求1所述的树脂组合物,其特征在于,所述环氧树脂e51的质量份为8-12份。
3.根据权利要求1所述的树脂组合物,其特征在于,所述碳纤维粉体的颗粒度为200-300目。
4.根据权利要求1-3任一项所述的树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物还包括5-10份的二氧化硅粉末。
5.根据权利要求4所述的树脂组合物,其特征在于,所述二氧化硅粉末的颗粒度为100-400目。
6.一种制备2d层压炭炭板的方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述2d结构的碳布克重为360~420g/m2。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述热压固化的温度为90~150℃;所述高温碳化的温度为700~900℃。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法,其特征在于,所述致密化包括:将高温碳化后的炭炭材料浸渍在液体酚醛树脂中,通过高压升温固化及高温处理,得到致密化的炭炭材料。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述纯化的温度在2000℃以上。
